عند ارتفاع يبلغ حوالي 35,786 كيلومترًا فوق خط الاستواء يدور القمر الصناعي حول الأرض بسرعة 3.07 كيلومتر في الثانية ويكمل مداره حول الأرض في يوم فلكي واحد بالضبط. وهذا يعني أن هذا القمر الصناعي سيبدو ثابتًا بالنسبة لمراقب على الأرض، مما يجعله ثابتًا إذا اتبع اتجاه دوران الأرض ، لهذا السبب يتم وضع الأقمار الصناعية للاتصالات أو الطقس أو الملاحة في مدارات ثابتة.
تأثير دوران الأرض على الأقمار الصناعية
يتسبب المد والجزر الناتج عن الجاذبية للقمر والشمس، بالإضافة إلى التصحيح الجذبي من الانتفاخ الاستوائي الناجم عن دوران الأرض، في توليد سبقان لمستوى مدار الأقمار الصناعية الثابتة، بفترة قدرها 53 عامًا ومعدل مبدئي لتغيير الميل بحوالي 0.85 درجة في السنة وهذا يعادل 1.63 مرة قطر القمر الزاوي كل عام لتصحيح هذا الانحراف، تكون هناك حاجة إلى مناورات الحفاظ على الموقع بواسطة الدفع، بسرعة تبلغ حوالي 50 مترًا في الثانية كل عام.
دوران نواة الأرض
تشير ورقة جديدة في مجلة Nature إلى أن نواة الأرض تتبع دورة مدتها 70 عامًا تتباطأ خلالها وتتسارع من خلال الحفاظ على الزخم الزاوي الكلي، يؤدي هذا إلى توليد دورة معاكسة في الوشاح والقشرة المحيطة بالنواة.
كشف العلاقة الديناميكية بين الأقمار الصناعية ودورات نواة الأرض
تتكون نواة الأرض الداخلية من كرة من الحديد المتبلور الصلب بحجم يبلغ 70% من حجم القمر وهي تطفو على عمق حوالي 5,150 كيلومترًا تحت أقدامنا في بحر من الحديد السائل والنيكل والمعادن الأخرى المعروفة بالنواة الخارجية ، تصل درجة الحرارة المركزية للأرض إلى حوالي 5,700 كلفن، وهي درجة حرارة مماثلة لسطح الشمس.
تظهر الدراسة الجديدة أن النواة الداخلية بدأت في التباطؤ حوالي عام 2010، حيث تتحرك ببطء أكبر من سطح الأرض ، يستند هذا الاستنتاج إلى بيانات تتعلق بأوقات وصول الموجات الزلزالية من 121 زلزالًا في جزر ساندويتش الجنوبية بين عامي 1991 و2023 التي تم الحصول عليها بواسطة أجهزة قياس الزلازل في كندا وألاسكا، بالإضافة إلى بيانات الموجات الصدمية من التجارب النووية السوفيتية التي أجريت بين عامي 1971 و1974.
يتسبب الانحراف الناتج في دوران الوشاح إلى حوالي ملي ثانية في مدة اليوم على مدار عدة عقود و نظرًا لسرعة الأقمار الصناعية الثابتة، يتسبب هذا التغير في فترة دوران القشرة الأرضية في انزلاق بمقدار متر واحد كل عقد بالنسبة لنقطة ثابتة على سطح الأرض بالنسبة لقمر صناعي ثابت في مدار مصمم بناءً على افتراض فترة دوران ثابتة للأرض.
دراسة تكشف تأثير دوران نواة الأرض على الأقمار الصناعية الثابتة
هذا الانجراف أصغر بكثير من التأثيرات المعروفة الأخرى التي يتم تصحيحها بانتظام بواسطة مناورات الحفاظ على الموقع. ومع ذلك، يمكن البحث عنه في بيانات تحديد المواقع على الأقمار الصناعية الثابتة كطريقة جديدة لقياس التغيرات في فترة دوران نواة الأرض الداخلية.
السفر عبر نواة الأرض
يمكن تصور طريقة مباشرة لاستكشاف نواة الأرض، ولكنها ليست عملية إذا كانت الأرض تحتجز ثقبًا أسودًا أوليًا بكتلة كويكب بحجم كيلومتر، فإن أفق الحدث للثقب الأسود سيكون بحجم نواة ذرية، وبالتالي يمكنه السفر ذهابًا وإيابًا عبر نواة الأرض الداخلية باحتكاك ديناميكي ضئيل. يمكن للعلماء استخدام الإشارة الزلزالية من هذه الحركة لرسم خريطة للهيكل الداخلي للأرض حيث يكمل الثقب الأسود رحلة كاملة من جانب واحد من الأرض إلى الجانب المقابل والعودة كل 84 دقيقة.
مصعد الفضاء .. فكرة أكثر واقعية
فكرة مصعد الفضاء هي إحدى الأفكار الأكثر واقعية للسفر هنا يتم تثبيت كابل على خط الاستواء ويمتد إلى الفضاء بوزن موازن في نهايته العليا، مما يمكنه من الحفاظ على مركز ثقله على ارتفاع مدار ثابت في هذا الترتيب يتم الحفاظ على الكابل قائمًا بواسطة القوة الطاردة المركزية الناتجة عن الدوران ويمكن للمصعد نقل البضائع صعودًا وهبوطًا ، التحدي الرئيسي لتحقيق هذا المفهوم يكمن في متطلبات قوة المواد اللازمة للكابل، والتي لا يمكن تحقيقها بالمواد المعروفة.
إذا سكن البشر يومًا ما أجسامًا أصغر في الفضاء، مثل الكويكبات أو الأقمار، يمكن للمهندسين الفضائيين استخدام المبادئ الفيزيائية نفسها لبناء أنفاق أو مصاعد فضائية على هذه المنصات على عكس النظام القانوني الذي يختلف جغرافيًا بين الدول المختلفة، فإن قوانين الفيزياء عالمية ولا يمكن كسرها ، تصور تطبيقات جديدة لهذه القوانين هو ما يجعلنا كائنات هشة ولدنا على صخرة صغيرة متبقية من تكوين الشمس قوية جدًا. كما قال ألبرت أينشتاين: "الخيال يحتضن العالم بأسره، يحفز التقدم، ويولد التطور."
